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第二章水位观测
第一讲
一、水位观测的目的和要求
水位是指:河流或其它水体的自由水面相对于某一基面的高程,其单位以米(m)表示。
水位是反映水体、水流变化的重要标志,是水文测验中最基本的观测要素,是水文测站常规的观测项目。水位观测资料可以直接应用于堤防、水库、电站、堰闸、浇灌、排涝、航道、桥梁等工程的规划、设计、施工等过程中。水位是防汛抗旱斗争中的主要依据,水位资料是水库、堤防等防汛的重要资料,是防汛抢险的主要依据,是掌握水文情况和进行水文预报的依据。同时水位也是推算其它水文要素并掌握其变化过程的间接资料。在水文测验中,常用水位直接或间接的推算其它水文要素,如由水位通过水位流量关系,推求流量;通过流量推算输沙率;由水位计算水面比降等,从而确定其它水文要素的变化特征。
由此可见,在水位的观测中,要认真贯彻《规范》,发现问题及时排除,使观测数据准确可靠。同时还要保证水位资料的连续性,不漏测洪峰和洪峰的起涨点,对于暴涨暴落的洪水,应更加注意。
二、影响水位变化的因素
水位的变化主要取决于水体自身水量的变化,约束水体条件的改变,以及水体受干扰的影响等因素。在水体自身水量的变化方面,江河、渠道来水量的变化,水库、湖泊引入、引出水量的变化和蒸发、渗漏等使总水量发生变化,使水位发生相应的涨落变化。
在约束水体条件的改变方面,河道的冲淤和水库、湖泊的淤积,改变了河、湖、水库底部的平均高程;闸门的开启与关闭引起水位的变化;河道内水生植物生长、死亡是河道糙率发生变化导致水位变化。另处,有些特殊情况,如堤防的溃决,洪水的分洪,以及北方河流结冰、冰塞、冰坝的产生与消亡,河流的封冻与开河等,都会导致水位的急剧变化。
水体的相互干扰影响也会使水位发生变化,如河口汇流处的水流之间会发生相互顶托,水库蓄水产生回水影响,使水库末端的水位抬升,潮汐、风浪的干扰同样影响水位的变化。
三、基面与水准点
水位是水体(如河流、湖泊、水库、沼泽等)的自由水面相对于某一基面的高程。,一般都以一个基本水准面为起始面,这个基本水准面又称为基面。由于基本水准面的选择不同,其高程也不同,在测量工作中一般均以大地水准面作为高程基准面。大地水准面是平均海水面及其在全球延伸的水准面,在理论上讲,它是一个的连续闭合曲面。但在实际中无法获得这样一个全球统一的大地水准面,各国只能以某一海滨地点的特征海水位为准。这样的基准面也称绝对基面,另外,水文测验中除使用绝对基本面外还涉有假定基本,测站基面,冻结基面等。

一般是以某一海滨地点的特征海水面为准,,目前我国使用的有大连、大沽、黄海、废黄河口、吴淞、珠江等基面。若将水文测站的基本水准点与国家水准网所设的水准点接测后,则该站的水准点高程就可以根据引据水准点用某一绝对基面以上的高程数来表示。

若水文测站附近没有国家水准网,其水准点高程暂时无法与全流域统一引据的某一绝对基面高程相连接,可以暂时假定一个水准基面,作为本站水位或高程起算的基准面。如:,则该站的假定基面就在该基本水准点垂直向下100米处的水准面上。

测站基面是假定基面的一种,它适用于通航的河道上,~,对水深较大的河流,~。

冻结基面也是水文测站专用的一种固定基面。一般是将测站第一次使用的基面固定下来,作为冻结基面。使用测站基面的优点是水位数字比较简单(一般不超过10米);使用冻结基面的优点是使测站的水位资料与历史资料相连续。有条件的测站应使用同样的基面,以便水位资料在防汛和水利建设、工程管理中使用。
同样,当与国家水准点接测后,即可算出测站基面与绝对基面的高差,从而可将测站基面表示的水位换算成以绝对基面表示的水位。
用测站基面表示的水位,可直接反映航道水深,但在冲淤河流,测站基面位置很难确定,而且不便于同一河流上下游站的水位进行比较,这也是使用测站基面时应注意的问题。
水位的观测设备可分为直接观测设备和间接观测设备两种,直接观测设备是传统式的水尺,人工直接读取水尺读数加水尺零点高程即得水位。它设备简单,使用方便;但工作量大,需人值守。间接观测设备是利用电子、机械、压力等感应作用,间接反映水位变化,设备构造复杂,技术要求高;不须人值守,工作量小,可以实现自记,是实现水位观测自动化的重要条件。
四、水位的直接观测设备

水尺分直立式、倾斜式、矮桩式和悬锤式四种。其中直立式水尺应用最普遍,其它三种,则根据地形和需要选定。
(1)直立式水尺
直立式水尺由水尺靠桩和水尺板组成。一般沿